Формы кристаллов

Категория:
Обработка алмазов


Формы кристаллов

Кристаллические многогранники могут представлять собой простые формы и их комбинации.

Простой формой кристалла называется совокупность граней, связанных между собой элементами симметрии (например, пирамида, призма, тетраэдр). Простые формы идеально развитых кристаллов характеризуются совершенно одинаковыми по форме и величине гранями.

Рис. 1. Определение символов (индексов) граней куба:

Рис. 2. Простые формы кристаллов:

Комбинацией, или комбинированной формой кристалла, называется совокупность двух или нескольких простых форм. В этом случае грани не связываются элементами симметрии и могут быть различными по форме, величине и другим свойствам.

Рис. 3. Исходные и производные формы кристаллов кубической сингонии:
а — октаэдр, б — куб, в — ромбододекаэдр, г — пентагон-додекаэдр, д — тетраэдр

Общий вид кристалла, зависящий от степени развития имеющихся на нем граней, называется габитусом. Образование на кристалле граней определенных форм зависит от внутреннего строения и условий роста кристалла.

Каждому виду симметрии кристаллов соответствует определенное количество простых форм (например, кубическая сингония содержит 15 простых форм). Всего в кристаллографии имеется 47 типов простых форм, выведенных математически, исходя из 32 видов симметрии.

Простые формы подразделяются на исходные и производные. На рис. 3 показана взаимосвязь между исходными и производными формами кубической сингонии.

К исходным формам относятся: октаэдр, куб, ромбододекаэдр, тетраэдр и пентагон-додекаэдр.

Производные формы получаются путем усложнения исходных форм. Если мы утроим грани октаэдра, получим три двад-цатичетырехгранника: тригон-триоктаэдр (грани треугольной формы) , тетрагон-триоктаэдр (грани — четырехугольники) и пентагон-триоктаэдр (форма грани — пятиугольник). Увеличив число граней октаэдра в 6 раз, получим сорокавосьмигранник — гексаоктаэдр. Увеличив число граней куба в 4 раза, получим тетрагексаэдр. В этом случае на каждой грани куба появляется четырехгранная пирамида.

Утраивая грани тетраэдра, получаем тригонтритетраэдр с треугольными гранями; тетрагон-тритетраэдр с четырехугольными гранями и пентагон-тритетраэдр с пятиугольными гранями.

Увеличив число граней тетраэдра в шесть раз, получим гекса-тетраэдр. Удвоив число граней пентагон-додекаэдра, получим дидодекаэдр.

Многообразие кристаллических форм алмаза давало кристаллографам богатый материал для изучения этого минерала. Ниже приведена классификация алмазов по форме кристаллов.

Плоскогранные формы алмаза. Эти формы (октаэдр, куб, ромбододекаэдр) показаны на рис. 14.

Название данных форм произошло от сочетания следующих греческих слов:
октаэдр: «окта» — восемь, «здр» — грань, т. е. восьмигранник, гексаэдр: «гекса» — шесть, «эдр»— грань, т. е. шестигранник, ромбододекаэдр: «додека» — двенадцать, «эдр» — грань — двенадцатигранник, форма граней — ромб.

Октаэдр имеет 8 граней, 6 вершин и 12 ребер, куб — 6 граней, 12 ребер, ромбододекаэдр — 12 граней, 14 вершин.

Наиболее часто встречаются кристаллы алмаза октаэдрической формы.

Наиболее характерны для алмаза октаэдрической формы следующие типы деформаций: уплощение или удлинение вдоль одной из осей третьего порядка; уплощение пли удлинение вдоль одной из осей второго порядка; уплощение по двум взаимно перпендикулярным осям второго порядка с одновременным удлинением вдоль третьей оси второго порядка, перпендикулярной первым двум.

Рис. 4. Простые формы кристаллов алмаза:
а — куб, б — октаэдр, в — ромбододекаэдр

Часто кристаллы алмаза имеют пластинчато-ступенчатое строение граней. При этом пластины имеют правильную треугольную форму, если кромки их прямые и острые.

В некоторых случаях на пластинчатых кристаллах алмаза наблюдается полицентрическое строение граней, и их форма напоминает тесные сростки многочисленных октаэдров.

Алмазных кристаллов ромбододекаэдрической формы с плоскими идеальными гранями и острыми прямыми ребрами в природе не встречается, но иногда октаэдры в связи с пластинчатым развитием граней зарастают в формы, напоминающие ромбододекаэдры. Такие кристаллы называют ложноромбододекаэдри-ческими.

Также не встречаются и правильные кристаллы кубической формы с идеальными гранями и острыми ребрами, но иногда (встречаются кристаллы с округлыми ребрами и протравленными поверхностями граней.

Кривогранные формы алмаза. Иногда кристаллы алмаза вместо острых ребер имеют округлые поверхности (как бы округлые ребра), что является результатом процесса растворения (по А. Е. Ферсману). При более интенсивном растворении ребер грани кристалла суживаются и переходят в округлую поверхность.

На кристаллах с округлыми ребрами наблюдается микроскопическая слоистость с треугольными фигурками (углублениями) различного размера, обратно ориентированными по отношению к форме октаэдрической грани.

Рис. 5. Деформация кристаллов:
а — уплощение по L3, б — удлинение по L2,

Треугольные углубления могут быть различных размеров (от мельчайших, хорошо видимых только при больших увеличениях и покрывающих грани октаэдра как бы мелкими вкраплениями, до крупных, занимающих значительную часть грани). При этом на одной грани октаэдра часто встречаются крупные впадины и большое количество мелких, часть из которых располагается внутри крупных.

Треугольные углубления имеют разнообразные формы — от почти плоских треугольников до глубоких усеченных отрицательных пирамидок.

Рис. 6. Октаэдрические кристаллы алмаза с округлыми ребрами:
а — кристалл со слабо развитыми округлыми поверхностями у вершин, б — кристалл с округлыми ребрами

Встречаются относительно крупные и сравнительно небольшие плоские углубления.

Поверхности стенок треугольных углублений также разнообразны—от гладких до ступенчатых.

Все треугольные углубления в сечении их гранью октаэдра представляют собой геометрически правильные равносторонние треугольники. Но в некоторых месторождениях встречались и кристаллы кубической формы, грани которых были: со слабо округлыми ребрами и покрыты многочисленными микроскопическими четырехугольными углублениями.

Нередко встречаются кристаллы алмаза кривогранных форм (гексаэдроид-кубоид, октаэдроид, ромбододекаэдроид и тетраэдроид) в различных комбинациях форм.

Сростки, При изучении кристаллов следует иметь в виду, что в природе часто встречаются не только отдельные кристаллы, но и их кристаллические сростки (агрегаты), которые образуются в процессе кристаллизации. Закономерное срастание характеризуется взаимным расположением сросшихся кристаллов и определенной их ориентацией друг относительно друга.

Рис. 7. Формы кристаллов алмаза с различной скульптурой граней:
а — треугольные углубления, б — пластинчатое строение граней, в — полицентрическое строение граней

Сросшиеся группы из двух или нескольких ориентированных друг относительно друга кристаллов называются двойниками. В двойниках один кристалл либо повернут относительно другого на 180° вокруг воображаемой прямой, либо связан с ним зеркальной плоскостью.

На рис. 9 показан двойник из двух октаэдров, один из которых повернут относительно другого на 180°. Срастание подобного типа характерно для минерала шпинель, поэтому получило название «Срастание по шпинелевому закону».

Плоскость, отражаясь в которой один из кристалов при срастании совмещается с другим, называется двойниковой плоскостью, а воображаемая прямая, вокруг которой происходит поворот. — двойниковой осью.

Плоскость раздела между сросшимися кристаллами называется плоскостью срастания. Видимый след этой плоскости называется двойниковым швом.

В двойниковых сростках кристаллы имеют различную степень уплощения. Кристаллы, уплощенные по оси симметрии третьего порядка, часто образуют пластинчатые двойники правильной треугольной формы. Такие же двойники наблюдаются и среди комбинированных форм кристаллов. В некоторых случаях уплощенные двойники имеют не треугольную, а почти округлую форму, реже образуются звездообразные двойники.

Рис. 8. Кривограниые и комбинационные формы кристаллов алмаза:
а — додекаэдроид с гладкими округлыми гранями, б — изометричный кубоид, в — плоско-гранно-кривогранный кристалл; на гранях видны следы травления в виде треугольных углублений; 1 — ребра; 2 — грани

Рис. 9. Двойник срастания:
1 — кристалл первый, 2 — кристалл второй

Иногда сквозь один кристалл прорастает другой. Такой вид двойников называют двойниками прорастания. На рис. 12 показан двойник прорастания двух октаэдрических кристаллов алмаза.

Кубические кристаллы алмаза часто образуют правильные двойники прорастания. Иногда три-четыре уплощенных октаэдрических кристалла срастаются последовательно в виде полисинтетических образований.

Агрегаты (незакономерные сростки кристаллов алмаза). Основными агрегатными разновидностями алмаза являются: борт, баллас, карбонадо.

Борт — это зернистые и непрозрачные сростки мелких кристалликов алмаза правильной и неправильной формы. Нередко внутри мелкозернистой массы наблюдаются более крупные кристаллы, а мелкие зерна как бы покрывают оболочкой крупный кристалл. Борт обычно имеет темную окраску.

Баллас — это шаровидные агрегаты, большей частью лучистого строения, состоящие из мелкозернистых сросшихся кристаллов, так же как и у борта, иногда внутри агрегата имеется более крупный кристалл, покрытый мелкозернистой оболочкой. Если толщина оболочки незначительна, часть монокристалла выступает из нее. Баллас имеет цвет от мутно-белого до стального серого.

Рис. 10. Уплощенный сросток алмаза:
1 — первый кристалл, 2—плоскость срастания, 3 — второй кристалл

Рис. 11. Различные формы двойников срастания:
а — срастание комбинационных кристаллов, имеющих в плане округлую форму, б — цикличное двойннкование октаэдрических кристаллов в виде пятилучевой звезды; 1 — грани кристаллов, 2 — ребра кристаллов, 3 — плоскость двойникования (срастания), 4 — треугольники травления, 5 — сросшиеся кристаллы

Рис. 12. Двойник прорастания в октаэдрическом кристалле алмаза:
1 — кристалл первый, 2 — кристалл второй

Рис. 13. Двойник прорастания двух кубических кристаллов алмаза:
1 — кристалл кубической формы, 2 — второй кристалл

Рис. 14. Агрегатные разновидности алмаза:
а — кристалл алмаза, окруженный бортом, б — баллас с кристаллом алмаза, 1 — вершина кристалла алмаза, 2 — слабо намеченные ребра), 3 — карбонадо с пятнисто окрашенной поверхностью

Встречаются как полупрозрачные, так и непрозрачные сорта балласа.

Карбонадо — тонкозернистые непрозрачные образования алмазов. Форма агрегатов угловатая, иногда округлая. Поверхность карбонадо гладкая, иногда блестящая. Цвет от серого до черного. Некоторые сорта карбонадо имеют пористую, шлакоподобную поверхность. Различают несколько сортов карбонадо: с эмалевой оболочкой, коксовидные, шлаковидные, округленные, колотые.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум